CN111842701A - 一种汽车通道板材零件的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽车通道板材零件的成型方法，涉及汽车板材成型技术领域。成型方法包括步骤：提供用于成型板材零件的板料；设计待成型板材零件的模具，获取模具的结构数据；将结构数据进行逆运算，获取实际板料参数；制作待成型板材零件的模具，并将所述模具及板料放入液压成型机中，对板料液压成型。本发明提供的成型方法能有效减少板料的起皱和开裂，特别是针对圆角区形状部位；同时能够使板料与模具完全贴合，大大提高了成型精度；另外，本方案能够实现一模两件的成型方式，在降低成本的同时满足大批量生产的需求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车板材成型技术领域，尤其是一种汽车通道板材零件的成型方法。
背景技术
零部件、特别是应用于汽车领域的汽车通道板材零件，结构复杂并且趋于轻量化，因此对其质量、性能及精度等方面都提出了更高的要求。这也给加工成型带来了一定的困难，目前汽车通道板材零件成型常用的方法有冷冲压成型法和多工步成型法。
冷冲压是在常温下，利用冲压模在压力机上对板料施加压力，使其产生塑性变形从而获得目标形状和尺寸的零件的一种压力加工方法。冷冲压可以加工壁薄、重量轻、形状复杂、刚性好的零件。但是，汽车通道板材零件由于拉延深度很大，采用冷冲压成型容易开裂和起皱，即使不开裂，零件的回弹变形大，给装配带来困难。
采用多工步成型，可以减少零件的开裂，而零件的开裂问题却很难得到解决，还伴随零件形变大精度低的缺陷；同时制作周期长，工作效率低，成本高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车通道板材零件的成型方法，能够解决汽车通道板材零件加工成型过程中起皱、开裂和变形大的问题，提升板材零件的质量和精度，降低成本。
一种汽车通道板材零件的成型方法，包括如下步骤：
提供用于成型所述板材零件的板料；
设计待成型板材零件的模具，获取所述模具的结构数据；
将所述结构数据进行逆运算，获取实际板料参数；
制作所述待成型板材零件的模具，并将所述模具及板料放入液压成型机中，对所述板料液压成型。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的汽车通道板材零件的成型方法示意图；
图2为本发明一种实施例提供的汽车通道板材零件成型前板料形状示意图；
图3为本发明一种实施例提供的成型后汽车通道板材零件示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种汽车通道板材零件的成型方法，包括如下步骤：
提供用于成型所述板材零件的板料；
用CATIA、CAD或Pro-E软件设计待成型板材零件的模具，获取所述模具的结构数据；
将所述结构数据进行逆运算，获取理论板料参数并优化成实际板料参数；
制作所述待成型板材零件的模具，并将所述模具及板料放入液压成型机中，对所述板料液压成型。
本发明所述的成型方法，采用软件进行精密的计算，得出模具结构数据及板料的实际参数，能够很大程度上控制零件成型误差，节约成本；同时，液压成型可以减少零件表面划伤，零件质量好，尺寸精度高，壁厚分布均匀。
根据本发明所述成型方法的一个实施例，所述制作所述待成型板材零件的模具包括制作用于成型所述板材零件的凸模、凹模及压边圈。
根据本发明所述成型方法的一个实施例，所述对所述板料进行液压成型具体包括以下步骤：
将所述凹模、板料、凸模及压边圈在所述液压成型机中依次固定；
在所述板料下表面和所述凹模之间的型腔中注入液压油；
所述液压成型机中的压料板下行，将所述板料夹持，并且向所述板料施加压力；
向所述型腔内的液压油施加压力，反向顶起所述板料；
所述凸模以均匀速度下行，将所述板料成型。
成型过程中，液压油作为传力介质，在传力介质的压力作用下，板料紧贴在凸模上，液压油在凹模上表面和板料下表面之间形成流体润滑，减少零件表面划伤，零件质量好，尺寸精度高，壁厚分布均匀。
成型板料下面的反向液压作用消除了曲面零件等在凹模孔内的悬空区.使板料紧贴凸模，并形成“凸梗”，减小了拉深时的“悬空段”，有效控制了材料内皱等缺陷的发生。板料与凸模之间形成摩擦保持效果，可增强凸模圆角区板料的承载能力，提高成形极限，从而减少成形次数，提高成形件的表面精度和内在强度，减少开裂；还能够实现一模两件的成型方式，在降低成本的同时满足大批量生产的需求。
根据本发明所述成型方法的一个实施例，所述凸模与所述凹模之间的间隙为所述板料的厚度的1.5-3倍；
根据本发明所述成型方法的一个实施例，所述压边圈与凹模的间隙为所述板料的厚度的1.1-1.2倍；
根据本发明所述成型方法的一个实施例，所述向所述板料施加的压力为100-170t。
根据本发明所述成型方法的一个实施例，所述向所述型腔内的液压油施加的压力为20-60MPa。
根据本发明所述成型方法的一个实施例，所述凸模以均匀速度下行具体为所述凸模以1-5m/s的速度下行。
液压成型时液压增压过大在板料的凸坎与直壁相接处容易成形局部爆裂。反之，若压力过小，会在直壁上部接近凸缘处产生拉裂。向液压油增压在本发明所述的范围内，可以很好地规避上述开裂风险，同时零件壁厚分布均匀，尺寸精度高。
根据本发明所述成型方法的一个实施例，所述板料为普通钢板或不锈钢板。
根据本发明所述成型方法的一个实施例，所述对所述板料液压成型后还包括计算液压成型后的板材零件的减薄率R，判断所述板材零件是否为合格零件；
若R≤25％，所述零件为合格零件；若R>25％，判断所述零件为不合格零件。所述减薄率由下式确定：
R＝(HB-HL)/HB，
其中，R为减薄率；HB为板料厚度；HL为零件厚度。
进一步地，计算所述零件的减薄率R时，选取分布在所述零件的多个不同部位，计算不同部位的零件厚度与板料厚度的比值，最大比值即为最大减薄率Rmax；若Rmax≤25％，所述零件为合格零件；若Rmax>25％，判断所述零件为不合格零件。
成型零件在液压机中被拉深，板料厚度减薄，特别是在圆角部位，减薄率在25％以上是最易于开裂，导致产品的报废。本发明技术方案，能够控制最大减薄率Rmax≤25％，成型零件的开裂问题将得以很好的解决，零件的开裂比例<1％。大大提高了零件质量。
实施例1
本发明实施例提供一种汽车通道板材零件的成型方法，包括如下步骤：
(1)提供用于成型所述板材零件的板料；
(2)使用CATIA软件设计待成型板材零件的模具，获取所述模具的结构数据；
(3)将所述模具结构数据导入有限元软件进行逆运算，计算出理论板料厚度并进行优化，选用厚度为0.8mm，形状如图2所示的尺寸为1480*1200mm不锈钢板为板料；
(4)制作凸模、凹模及压边圈，将所述凹模、板料、凸模及压边圈按顺序依次固定于液压成型机中，凸模通过连接螺钉与通用模柄连接，并通过中心定位孔定位；凸模和凹模间隙设置为1.2mm，压边圈与凹模的间隙设置为0.88mm。在板料下表面和凹模之间的型腔中注入液压油；压料板下行，将普通钢夹持，并且施加向下100t的压力；向液压油施加20MPa压力，反向顶起所述板料；凸模以3m/s匀速下行，使所述板料成型；成型结束后脱模取出所述零件，如图3所示。
实施例2
本发明实施例提供一种汽车通道板材零件的成型方法，包括如下步骤：
(1)提供用于成型所述板材零件的板料；
(2)使用Pro-E软件设计待成型板材零件的模具，获取所述模具的结构数据；
(3)将所述模具结构数据导入有限元软件进行逆运算，计算出理论板料厚度并进行优化，选用板料厚度为0.8mm，尺寸为1480*1200mm的不锈钢板为板料；
(4)制作凸模、凹模及压边圈；将所述凹模、板料、凸模及压边圈按顺序依次固定于液压成型机中，凸模通过连接螺钉与通用模柄连接，并通过中心定位孔定位；凸模和凹模间隙设置为1.6mm，压边圈与凹模的间隙设置为0.92mm；在板料下表面和凹模之间的型腔中注入液压油；压料板下行，将普通钢夹持，并且施加向下150t的压力；向液压油施加40MPa压力，向顶起所述板料反；凸模以1m/s匀速下行，使所述板料成型；成型结束后脱模取出所述零件，如图3所示。
实施例3
本发明实施例提供一种汽车通道板材零件的成型方法，包括如下步骤：
(1)提供用于成型所述板材零件的板料；
(2)使用CAD软件设计待成型板材零件的模具，获取所述模具的结构数据；
(3)将所述模具结构数据导入有限元软件进行逆运算，计算出理论板料厚度并进行优化，选用厚度为0.8mm，尺寸为1480*1200mm的普通钢板为板料；
(4)制作凸模、凹模及压边圈；将所述凹模、板料、凸模及压边圈按顺序依次固定于液压成型机中，凸模通过连接螺钉与通用模柄连接，并通过中心定位孔定位；凸模和凹模间隙为2.4mm，压边圈与凹模的间隙为0.96mm；在板料下表面和凹模之间的型腔中注入液压油；压料板下行，将普通钢夹持，并且施加向下170t的压力；向液压油施加60MPa压力，反向顶起所述板料；凸模以5m/s匀速下行，使所述板料成型；成型结束后脱模取出所述零件，如图3所示。
对照例1
提供了一种汽车通道板材零件的成型方法，具体包括如下步骤：
(1)提供用于成型所述板材零件的板料；
(2)使用CATIA软件设计待成型板材零件的模具，获取所述模具的结构数据；
(3)将所述模具结构数据导入有限元软件进行逆运算，计算出理论板料厚度并进行优化，选用厚度为0.8mm、尺寸为1480*1200mm的普通钢板为板料；
(4)将所述凸模、凹模、压边圈及板料按顺序依次设置于液压成型机中，凸模通过连接螺钉与通用模柄连接，并通过中心定位孔定位；凸模和凹模间隙为1.6mm，压边圈与凹模的间隙为0.92mm；压料板下行，将普通钢夹持住，并且施加向下170t的压力；凸模以3m/s匀速下行，使所述板料成型。成型结束后脱模取出零件；
对照例2
提出多工步法制备一种汽车通道板材零件，其特征在于，包括：
(1)提供用于成型所述板材零件的板料；
(2)使用CATIA软件设计待成型板材零件的模具，获取所述模具的结构数据；
(3)将所述模具结构数据导入有限元软件进行逆运算，计算出理论板料厚度并进行优化，选用厚度为0.8mm、尺寸为1480*1200mm的普通钢板为板料；
(4)将所述凸模、凹模、压边圈及板料按顺序依次设置于液压成型机中；凸模和凹模间隙为1.6mm，压边圈与凹模的间隙为0.92mm；压料板下行，将普通钢夹持住；给凹模大小为6MPa的向上压力，使凹模向上运动带动压料板向上运动，从而推动板料向上进给，板料口部会沿着凹模的圆角向内弯曲变形；之后去掉给凹模的压力使凹模保持不动，凸模沿垂直方向上下运动，向上运动时对向内弯曲的板料进行整形，向下运动回到凸模的初始位置；重复上述操作，直至达到零件所需轮廓。成型结束后脱模取出零件。
实验例
本发明对实施例1-3及对照例1-2的成型方法制造出的汽车通道板材零件进行测试，具体测试结果见表1：
表1 测试结果
| 起皱 | 开裂 | 回弹及精度 | 最大减薄率(R<sub>max</sub>) | 生产节拍 | |
| 对照例1 | 50％ | 100％ | >10mm | >30％ | 5s/件 |
| 对照例2 | 50％ | <5％ | >10mm | 25％ | 300s/件 |
| 实施例1 | <1％ | <5％ | 1-5mm | 20％ | 30s/件 |
| 实施例2 | <1％ | <5％ | 1-5mm | 22％ | 32s/件 |
| 实施例3 | <1％ | <5％ | 1-5mm | 25％ | 31s/件 |
将实施例1-3及对照例1-2成型方法制出的汽车通道板材零件进行零件起皱、开裂、回弹及精度及减薄率的测试，测试结果如表1所示，实施例1、2和3制出的零件起皱率均<1％，开裂率<5％，回弹及精度控制在1-5mm，最大减薄率控制在25％以内；对照例1选用的冷冲压成型方法制备的零件最大减薄率高于25％，存在严重开裂和起皱，回弹及精度较差；对照例2通过多工步成型方法制备的零件起皱严重，回弹及精度较差，另外，此成型方法效率低下。上述测试结果可表明，本发明的具体实施方式制备出的汽车通道板材零件在质量、性能及精度方面较冷冲压成型法和多工步成型法均有显著的技术效果提升。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种汽车通道板材零件的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供用于成型所述板材零件的板料；
设计待成型板材零件的模具，获取所述模具的结构数据；
将所述结构数据进行逆运算，获取实际板料参数；
制作所述待成型板材零件的模具，并将所述模具及板料放入液压成型机中，对所述板料液压成型。
2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述制作所述待成型板材零件的模具包括制作用于成型所述板材零件的凸模、凹模及压边圈。
3.根据权利要求2所述的成型方法，其特征在于，所述对所述板料进行液压成型具体包括以下步骤：
将所述凹模、板料、凸模及压边圈在所述液压成型机中依次固定；
在所述板料下表面和所述凹模之间的型腔中注入液压油；
所述液压成型机中的压料板下行，将所述板料夹持，并且向所述板料施加压力；
向所述型腔内的液压油施加压力，反向顶起所述板料；
所述凸模以均匀速度下行，将所述板料成型。
4.根据权利要求3所述的成型方法，其特征在于，所述凸模与所述凹模之间的间隙为所述板料的厚度的1.5-3倍；和/或，
所述压边圈与凹模的间隙为所述板料的厚度的1.1-1.2倍。
5.根据权利要求3所述的成型方法，其特征在于，所述向所述板料施加的压力为100-170t。
6.根据权利要求3所述的成型方法，其特征在于，所述向所述型腔内的液压油施加的压力为20-60MPa。
7.根据权利要求3所述的成型方法，其特征在于，所述凸模以均匀速度下行具体为所述凸模以1-5m/s的速度下行。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的成型方法，其特征在于，所述板料为普通钢或不锈钢。
9.根据权利要求3所述的成型方法，其特征在于，所述对所述板料液压成型后还包括计算液压成型后的板材零件的减薄率，判断所述板材零件是否为合格零件；
若R≤25％，所述零件为合格零件；若R>25％，判断所述零件为不合格零件。
10.根据权利要求9所述的成型方法，其特征在于，所述减薄率由下式确定：
R＝(HB-HL)/HB，
其中，R为减薄率；HB为板料厚度；HL为零件厚度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20201030 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |